(57)【要約】  フューエルカットからの復帰に伴う弁復帰時に、触媒への新気流入を防止しつつ、弁停止制御中に燃焼室内に浸入したオイルに含まれる未燃燃料に起因する排気エミッションの悪化を抑制し得る内燃機関の制御装置を提供する。  吸気弁（３０）および排気弁（３２）の動作状態を弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な弁停止機構を有する可変動弁装置（３４、４６）を備える。フューエルカットの実行時に、吸気弁（３０）および排気弁（３２）の動作状態を閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行う。当該弁停止制御を伴うフューエルカットからの復帰要求が検知された場合において、排気弁（３２）の動作状態を弁稼動状態に復帰させる前に、燃焼室（１４）に燃料を供給する。この場合の燃料供給量を、弁停止制御を伴うフューエルカット中に、クランク室（１６）側から燃焼室（１４）内に浸入するオイルに含まれる未燃燃料の量に応じて補正する。
2011089694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁および排気弁のうちの少なくとも前記吸気弁の動作状態を弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な弁停止機構と、
内燃機関の運転中に、所定の実行条件が成立した場合にフューエルカットを実行するフューエルカット実行手段と、
前記フューエルカットの実行時に、前記吸気弁および前記排気弁のうちの少なくとも前記吸気弁の動作状態を前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行う弁停止実行手段と、
前記フューエルカットからの復帰要求を検知するフューエルカット復帰要求検知手段と、
前記弁停止制御を伴う前記フューエルカットからの復帰要求が検知された場合において、前記吸気弁および前記排気弁の双方に対して上記弁停止制御が実行される場合には前記排気弁の動作状態を前記弁稼動状態に復帰させる前に、または、前記吸気弁のみに対して上記弁停止制御が実行される場合には前記吸気弁の動作状態を前記弁稼動状態に復帰させる前に、前記内燃機関の燃焼室に燃料を供給する先行燃料供給手段と、
前記先行燃料供給手段による燃料供給量を、前記弁停止制御を伴う前記フューエルカット中に、クランク室側から前記燃焼室内に浸入するオイルに含まれる未燃燃料の量に応じて補正する燃料供給量補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料供給量補正手段は、前記弁停止制御を伴う前記フューエルカット中の積算エンジン回転数に基づいて、前記未燃燃料量を推定する推定手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記弁停止実行手段は、前記フューエルカットの実行時に、前記吸気弁および前記排気弁の双方の動作状態を前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行うものであって、
前記フューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、前記弁稼働状態への前記排気弁の復帰に先立って、前記吸気弁の動作状態を前記弁稼働状態に変更する吸気弁先行復帰実行手段を更に備え、
前記燃料供給量補正手段は、前記フューエルカットの実行開始直前の吸気マニホールド負圧と当該フューエルカットの実行時間とに応じて、前記弁稼動状態への前記吸気弁の復帰時の吸気マニホールド負圧を推定する負圧推定手段を含み、
前記燃料供給量補正手段は、前記負圧推定手段により推定された吸気マニホールド負圧に基づいて、前記先行燃料供給手段により供給される前記燃料供給量を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記弁停止実行手段は、前記フューエルカットの実行時に、前記吸気弁および前記排気弁の双方の動作状態を前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行うものであって、
前記内燃機関の制御装置は、前記弁停止実行手段により前記吸気弁および前記排気弁の動作状態が前記閉弁停止状態に変更された時に、前記燃焼室内に排気ガスが充填された排気充填状態であるか、或いは前記燃焼室内に新気が充填された新気充填状態であるかを気筒別に判定する充填状態判定手段を更に備え、
前記先行燃料供給手段は、前記新気充填状態であると判定された気筒に対してのみ、前記排気弁の動作状態を前記弁稼働状態に復帰させる前に、前記燃焼室に燃料を供給することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の排気通路に配置される触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、
前記先行燃料供給手段は、前記燃料供給量の燃料供給時の前記触媒の温度が所定値よりも高い場合には、当該触媒の温度が前記所定値以下である場合と比べ、前記燃料供給量の燃料での燃焼時の空燃比がリッチとなるように、当該燃料供給量を補正することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、吸気弁および排気弁のうちの少なくとも吸気弁を閉弁停止状態に維持可能な弁停止機構を備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、すべての気筒を稼動する全筒運転と、一部の気筒の吸排気弁の駆動を停止して当該一部の気筒を休止する休筒運転とに切換自在とした休筒式エンジンの制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、休筒運転時にエンジンが何回転したかをカウントし、このカウント数が所定値に達したところで一時的に全筒運転に復帰させるようにしている。上記従来の制御装置では、このような制御によって、休止気筒でのオイル上がりに起因する全筒運転復帰時の排気エミッションの悪化防止を図っている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２０００−３４９４１号公報
【特許文献２】日本特開平５−３３６８６号公報
【特許文献３】日本特開２００４−２３２５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術では、全筒運転への一時的な復帰時に、休止気筒における吸排気弁の駆動の再開が完了した後に、当該休止気筒への燃料供給を再開するようにしている。このような手法では、休止気筒における吸排気弁の駆動の再開から当該休止気筒への燃料供給の再開までの過程で、新気が筒内を通過し、排気通路に設けられた触媒に流入してしまう。その結果、触媒が高温である場合には、触媒に劣化が生ずることが懸念される。【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、フューエルカットからの復帰に伴う弁復帰時に、触媒への新気流入を防止しつつ、弁停止制御中に燃焼室内に浸入したオイルに含まれる未燃燃料に起因する排気エミッションの悪化を抑制し得る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
吸気弁および排気弁のうちの少なくとも前記吸気弁の動作状態を弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な弁停止機構と、
内燃機関の運転中に、所定の実行条件が成立した場合にフューエルカットを実行するフューエルカット実行手段と、
前記フューエルカットの実行時に、前記吸気弁および前記排気弁のうちの少なくとも前記吸気弁の動作状態を前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行う弁停止実行手段と、
前記フューエルカットからの復帰要求を検知するフューエルカット復帰要求検知手段と、
前記弁停止制御を伴う前記フューエルカットからの復帰要求が検知された場合において、前記吸気弁および前記排気弁の双方に対して上記弁停止制御が実行される場合には前記排気弁の動作状態を前記弁稼動状態に復帰させる前に、または、前記吸気弁のみに対して上記弁停止制御が実行される場合には前記吸気弁の動作状態を前記弁稼動状態に復帰させる前に、前記内燃機関の燃焼室に燃料を供給する先行燃料供給手段と、
前記先行燃料供給手段による燃料供給量を、前記弁停止制御を伴う前記フューエルカット中に、クランク室側から前記燃焼室内に浸入するオイルに含まれる未燃燃料の量に応じて補正する燃料供給量補正手段と、
を備えることを特徴とする。【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記燃料供給量補正手段は、前記弁停止制御を伴う前記フューエルカット中の積算エンジン回転数に基づいて、前記未燃燃料量を推定する推定手段を含むことを特徴とする。【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記弁停止実行手段は、前記フューエルカットの実行時に、前記吸気弁および前記排気弁の双方の動作状態を前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行うものであって、
前記フューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、前記弁稼働状態への前記排気弁の復帰に先立って、前記吸気弁の動作状態を前記弁稼働状態に変更する吸気弁先行復帰実行手段を更に備え、
前記燃料供給量補正手段は、前記フューエルカットの実行開始直前の吸気マニホールド負圧と当該フューエルカットの実行時間とに応じて、前記弁稼動状態への前記吸気弁の復帰時の吸気マニホールド負圧を推定する負圧推定手段を含み、
前記燃料供給量補正手段は、前記負圧推定手段により推定された吸気マニホールド負圧に基づいて、前記先行燃料供給手段により供給される前記燃料供給量を補正することを特徴とする。【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記弁停止実行手段は、前記フューエルカットの実行時に、前記吸気弁および前記排気弁の双方の動作状態を前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行うものであって、
前記内燃機関の制御装置は、前記弁停止実行手段により前記吸気弁および前記排気弁の動作状態が前記閉弁停止状態に変更された時に、前記燃焼室内に排気ガスが充填された排気充填状態であるか、或いは前記燃焼室内に新気が充填された新気充填状態であるかを気筒別に判定する充填状態判定手段を更に備え、
前記先行燃料供給手段は、前記新気充填状態であると判定された気筒に対してのみ、前記排気弁の動作状態を前記弁稼働状態に復帰させる前に、前記燃焼室に燃料を供給することを特徴とする。【００１０】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関の排気通路に配置される触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、
前記先行燃料供給手段は、前記燃料供給量の燃料供給時の前記触媒の温度が所定値よりも高い場合には、当該触媒の温度が前記所定値以下である場合と比べ、前記燃料供給量の燃料での燃焼時の空燃比がリッチとなるように、当該燃料供給量を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、弁停止制御を伴うフューエルカット中に燃焼室内に溜まった未燃燃料量を、フューエルカットからの復帰要求に伴って弁復帰させる前に先行燃料供給手段により供給された燃料といっしょに燃焼させることができる。また、先行燃料供給手段による燃料供給量は、燃焼室内に浸入するオイルに含まれる未燃燃料の量に応じて補正される。このため、本発明によれば、フューエルカットからの復帰に伴う弁復帰時に、触媒に新気が流入するのを防止しつつ、オイル上がりに起因する弁復帰時の排気エミッションの悪化を抑制することができる。【００１２】
第２の発明によれば、燃焼室内に浸入するオイルに含まれる未燃燃料の量を考慮した適切な燃料噴射量を得ることができるので、弁復帰時の燃焼を安定させることができる。また、上記未燃燃料量を考慮した燃料噴射量の補正は、減量補正となるので、弁復帰時の排気エミッションの低減と燃料噴射量の低減とを両立させることができる。【００１３】
第３の発明によれば、吸気弁復帰時の吸気マニホールド負圧に基づいて燃焼室内に吸入される空気量を把握したうえで、上記燃料供給量を補正することができるので、弁復帰時の燃焼を安定させることができる。また、弁復帰時の排気エミッションの低減と燃料噴射量の低減とを両立させることができる。【００１４】
第４の発明によれば、失火気筒を生じさせずに弁復帰時の排気エミッションの低減を図ることができる。【００１５】
第５の発明によれば、触媒の温度が高い場合には触媒の劣化抑制を優先し、触媒の温度が低い場合には排気エミッションの低減を優先した制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１の内燃機関の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】筒内ＨＣ量とフューエルカット中の積算エンジン回転数との関係を表した図である。
【図４】吸気マニホールド負圧とフューエルカットの実行時間との関係を表した図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０  内燃機関
１４  燃焼室
１６  クランク室
１８  吸気通路
２０  排気通路
２６  筒内燃料噴射弁
２８  点火プラグ
３０  吸気弁
３２  排気弁
３４  吸気可変動弁装置
３６  排気可変動弁装置
３８  触媒
４０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２  クランク角センサ
４４  吸気圧力センサ
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
[システム構成の説明]
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１０の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）１０を備えている。本実施形態では、内燃機関１０は、一例として、＃１〜＃４の４つの気筒を有する直列４気筒型エンジンであるものとする。
【００１９】
内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室１４が形成され、ピストン１２の下部側にクランク室１６が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１８および排気通路２０が連通している。
【００２０】
吸気通路１８の入口近傍には、吸気通路１８に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２２が設けられている。エアフローメータ２２の下流には、スロットルバルブ２４が設けられている。スロットルバルブ２４は、アクセル開度と独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。
【００２１】
内燃機関１０が備えるシリンダヘッドには、燃焼室１４内（筒内）に燃料を直接噴射するための筒内燃料噴射弁２６が設けられている。また、内燃機関１０が備えるシリンダヘッドには、燃焼室１４の頂部から燃焼室１４内に突出するように点火プラグ２８が取り付けられている。吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室１４と吸気通路１８、或いは燃焼室１４と排気通路２０を導通状態または遮断状態とするための吸気弁３０および排気弁３２が設けられている。
【００２２】
吸気弁３０および排気弁３２は、それぞれ吸気可変動弁装置３４および排気可変動弁装置３６により駆動される。吸気可変動弁装置３４は、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で吸気弁３０の動作状態を気筒単位で変更可能な弁停止機構を有し、同様に、排気可変動弁装置３６は、弁稼動状態と閉弁停止状態との間で排気弁３２の動作状態を気筒単位で変更可能な弁停止機構を有している。以下、本明細書中においては、吸気弁３０および排気弁３２の動作状態を弁稼動状態から閉弁停止状態に切り換える制御を「弁停止制御」と称する。
【００２３】
上記弁停止機構を実現する具体的な構成は、特に限定されるものではなく、例えば、電磁駆動弁を用いて実現されるものであってもよく、或いは、カムの作用力をバルブに伝達するロッカーアームの揺動動作を切換ピンを用いて休止可能な構成によって実現されるものであってもよい。また、排気通路２０には、排気ガスを浄化するための触媒３８が配置されている。
【００２４】
図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力には、上述したエアフローメータ２２に加え、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ４２、および吸気圧力（吸気マニホールド圧力）を検知するための吸気圧力センサ４４等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力には、上述した各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。
【００２５】
［フューエルカット実行時における実施の形態１の制御］
排気通路２０に配置される触媒３８が高温状態にある場合に、酸素濃度の高い新気が触媒３８に供給されると、触媒３８に劣化が生ずることが懸念される。上述した可変動弁装置３４、３６を備える本実施形態のシステムによれば、減速時等においてフューエルカットの実行要求が出された場合に、吸気弁３０および排気弁３２の動作状態をそれぞれ閉弁停止状態とすることで、フューエルカット中に触媒３８に新気が流入するのを防止することができる。
【００２６】
フューエルカットの実行中に吸気弁３０および排気弁３２が閉弁停止状態とされると、燃焼室１４内が負圧状態となる。その結果、シリンダ壁面に付着しているオイルがクランク室１６側から燃焼室１４側に掻き揚げられる（浸入する）現象（いわゆるオイル上がり）が生ずる。シリンダ壁面に付着しているオイルには、特に冷間始動時にシリンダ壁面に付着した未燃燃料（ＨＣ）が含まれている。弁停止制御中に燃焼室１４側に掻き揚げられたオイル中に含まれる未燃燃料は、閉弁停止状態から弁稼動状態への復帰時（以下、単に「弁復帰時」と称する場合がある）に、排気通路２０に排出されることになる。その結果、排気エミッションが悪化してしまう。
【００２７】
そこで、本実施形態では、フューエルカットからの復帰に伴う弁復帰時に、触媒３８への新気流入を防止しつつ、弁停止制御中に燃焼室１４に浸入したオイルに含まれる未燃燃料による排気エミッションの悪化を抑制するために、次のような制御を行うこととした。
【００２８】
すなわち、弁停止制御を伴うフューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、排気弁３２の動作状態を弁稼動状態に復帰させる前に、燃焼室１４に燃料を供給するようにした。より具体的には、当該復帰要求の検知時に、先ず、吸気弁３０を先に開放して燃焼室１４内に新気を導入し、かつ、燃焼可能な最小噴射量（可燃最小噴射量）の燃料を燃焼室１４内に噴射するようにした。そのうえで、この可燃最小噴射量での燃焼後に排気弁３２を復帰させるようにした。更に、本実施形態では、上記可燃最小噴射量を、吸排気弁３０、３２の弁停止制御を伴うフューエルカット中にクランク室１６側から燃焼室１４側に浸入するオイルに含まれる未燃燃料量（以下、「筒内ＨＣ量」と称する場合がある）に応じて補正するようにした。
【００２９】
また、本実施形態では、弁停止制御を伴うフューエルカット中の積算エンジン回転数に基づいて、燃焼室１４内に浸入するオイルに含まれる筒内ＨＣ量を推定するようにした。更に、本実施形態では、フューエルカットの実行開始直前の吸気マニホールド負圧と当該フューエルカットの実行時間とに応じて吸気弁復帰時の吸気マニホールド負圧を推定したうえで、推定された吸気弁復帰時の吸気マニホールド負圧に基づいて上記可燃最小噴射量を補正するようにした。
【００３０】
更に、本実施形態では、フューエルカットの実施に併せて吸排気弁３０、３２が閉弁停止状態とされた各気筒が、燃焼室１４内に排気ガスが充填された排気充填状態であるか、或いは燃焼室１４内に新気が充填された新気充填状態であるかを気筒別に判定するようにした。そして、新気充填状態であると判定された気筒に対してのみ、排気弁３２の動作状態を弁稼働状態に復帰させる前に、上記可燃最小噴射量の燃料による燃焼を実行するようにした。
【００３１】
更に、本実施形態では、排気弁３２の動作状態を弁稼動状態に復帰させる際（上記可燃最小噴射量の燃料供給時）の触媒３８の温度が所定値Ａよりも高い場合には、当該触媒３８の温度が当該所定値Ａ以下である場合と比べ、上記可燃最小噴射量の燃料での初爆以降の燃焼時の空燃比がリッチとなるように、上記可変最小噴射量を更に補正するようにした。
【００３２】
図２は、上記の機能を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図２に示すルーチンは、フューエルカットの実行要求が検知された場合に起動されるものとする。
【００３３】
図２に示すルーチンでは、先ず、全気筒における吸気弁３０および排気弁３２の動作状態をそれぞれ閉弁停止状態に変更する弁停止制御が実行される（ステップ１００）。また、本ステップ１００では、吸排気弁３０、３２が閉弁停止状態とされた各気筒が、燃焼室１４内に排気ガスが充填された排気充填状態であるか、或いは燃焼室１４内に新気が充填された新気充填状態であるかが気筒別に判定され、その判定結果が記憶される。上記弁停止制御は、フューエルカットの実行要求を受けて直ちに全気筒において開始されるものである。このため、吸排気弁３０、３２が閉弁停止状態とされるタイミングが気筒によって異なるものとなり、その結果、上記新気充填状態となる気筒と上記排気充填状態となる気筒とが存在し得ることとなる。本ステップ１００では、クランク角センサ４２を利用して、各気筒が新気充填気筒であるか排気充填気筒であるかが判定される。例えば、吸気行程の終了時に閉弁停止状態となった気筒については新気充填状態であると判定され、膨張行程の終了時に閉弁停止状態となった気筒については排気順点状態であると判定される。
【００３４】
次に、上記弁停止制御を伴うフューエルカットの実行時間をカウントするカウンターおよび当該フューエルカット中の積算エンジン回転数をカウントするカウンターによって、今回のフューエルカットの実行時間およびフューエルカット中の積算エンジン回転数のカウントがそれぞれ開始される（ステップ１０２）。次いで、フューエルカットの停止要求（フューエルカットからの復帰要求）があるか否かが判定される（ステップ１０４）。
【００３５】
その結果、フューエルカットからの復帰要求があると判定された場合には、上記カウンターによる今回のフューエルカットの実行時間およびフューエルカット中の積算エンジン回転数のカウントがそれぞれ停止される（ステップ１０６）。次いで、各気筒の排気弁３２の復帰に先立って、各気筒の吸気弁３０の動作状態を弁稼動状態に復帰させる処理が実行される（ステップ１０８）。
【００３６】
次に、上記カウンターによりカウントされたフューエルカット中の積算エンジン回転数に基づいて、弁停止制御の実行中に燃焼室１４内に掻き揚げられたオイルに含まれる筒内ＨＣ量が算出される（ステップ１１０）。図３は、筒内ＨＣ量とフューエルカット中の積算エンジン回転数との関係を表した図である。弁停止制御を伴うフューエルカットの実行中に燃焼室１４内に掻き揚げられるオイル量（オイル上がり量）は、フューエルカット中の積算エンジン回転数が多くなるほど、燃焼室１４内が負圧化に置かれた期間が長くなるので増加する。それに伴い、図３に示すように、燃焼室１４内に掻き揚げられたオイルに含まれる筒内ＨＣ量も、フューエルカット中の積算エンジン回転数に応じて増加する。ＥＣＵ４０は、図３に示すような関係をマップ化して記憶しており、本ステップ１１０では、そのようなマップを参照して、フューエルカット中の積算エンジン回転数に基づいて、筒内ＨＣ量が算出される。
【００３７】
図２に示すルーチンでは、上記ステップ１１０における筒内ＨＣ量の算出と並行して、フューエルカットの実行開始直前の吸気マニホールド負圧と、上記カウンターによりカウントされたフューエルカットの実行時間とに基づいて、上記ステップ１０８における吸気弁３０の復帰時の吸気マニホールド負圧が算出される（ステップ１１２）。図４は、吸気マニホールド負圧とフューエルカットの実行時間との関係を表した図である。図４に示すように、吸気マニホールド負圧は、弁停止制御を伴うフューエルカットの実行時間が長くなるにつれ、大気圧に近づいていく。このような傾向を考慮して、ＥＣＵ４０には、フューエルカットの実行開始直前の吸気マニホールド負圧とフューエルカットの実行時間との関係で、吸気弁３０の復帰時の吸気マニホールド負圧を定めたマップ（図示省略）が記憶されている。本ステップ１１２では、そのようなマップを参照して、吸気弁復帰時の吸気マニホールド負圧が算出される（ステップ１１２）。
【００３８】
次に、上記ステップ１０８における各気筒の吸気弁３０の復帰に伴って新気が導入された状態で燃焼可能な最小噴射量（以下、「可燃最小噴射量」と称する）が算出される（ステップ１１４）。本ステップ１１４では、上記ステップ１１０、１１２にて算出された筒内ＨＣ量と吸気弁復帰時の吸気マニホールド負圧とに基づいて、フューエルカットの実行中に燃焼室１４内に上記筒内ＨＣ量が溜まっている状況下で燃焼されたガスの空燃比が理論空燃比（もしくは理論空燃比よりもリーンな空燃比）となるように、上記可燃最小噴射量が算出される。より具体的には、上記可燃最小噴射量は、フューエルカットの実行中に燃焼室１４内に溜まった上記筒内ＨＣ量がより多いほど、より大きく減量された値として算出される。
【００３９】
また、吸気弁復帰時の吸気マニホールド負圧が変わると、燃焼室１４内に吸入される空気量が変化する。このため、本ステップ１１４では、上記ステップ１１２において算出された吸気弁復帰時の吸気マニホールド負圧に基づいて、上記可燃最小噴射量が補正される。より具体的には、本ステップ１１４では、吸気弁復帰時の吸気マニホールド負圧に基づいて、吸気弁復帰時に燃焼室１４内に吸入される空気量が推定されたうえで、推定された空気量が燃焼室１４内に吸入された場合の燃焼時の空燃比が理論空燃比（もしくは理論空燃比よりもリーンな空燃比）となるように、上記可燃最小噴射量が補正される。尚、吸気弁復帰時に燃焼室１４内に吸入される空気量の推定値は、例えば、当該推定値を吸気弁復帰時の吸気マニホールド負圧等との関係で定めたマップ（図示省略）を参照して算出することができる。
【００４０】
次に、触媒３８の温度が上記所定値Ａよりも高いか否かが判定される（ステップ１１６）。本ステップ１１６における所定値Ａは、触媒３８への新気の流入により当該触媒３８の劣化が懸念される状況であるか否かを判断するための閾値として予め設定された値である。尚、触媒３８の温度は、例えば、内燃機関１０の運転履歴に基づいて推定することができるし、温度センサによって取得してもよい。
【００４１】
上記ステップ１１６において触媒３８の温度が上記所定値Ａ以下であると判定された場合、つまり、触媒３８の劣化が懸念されない状況であると判断できる場合には、上記可燃最小噴射量の更なる補正は実行されない。一方、上記ステップ１１６において触媒３８の温度が上記所定値Ａよりも高いと判定された場合、つまり、触媒３８の劣化が懸念される状況であると判断できる場合には、上記可燃最小噴射量による弁復帰時の初爆以降の燃焼時の空燃比が、触媒３８の温度が上記所定値Ａ以下である場合（すなわち、理論空燃比が得られるように上記可燃最小噴射量が算出される場合）と比べてリッチとなるように、上記可燃最小噴射量の更なる補正が実行される（ステップ１１８）。
【００４２】
次に、上記ステップ１００において、新気充填状態にあると判定された気筒においてのみ、上記のように算出された可燃最小噴射量を用いた燃料噴射および点火が実行される（ステップ１２０）。尚、排気充填状態にあると判定された気筒に関しては、本ステップ１２０における燃料噴射および点火は実行されない。
【００４３】
また、図２に示すルーチンでは、上記ステップ１２０において上記可燃最小噴射量を用いた燃焼が実行された後に、各気筒の排気弁３２の動作状態を弁稼動状態に復帰させる処理が実行される（ステップ１２２）。
【００４４】
以上説明した図２に示すルーチンによれば、弁停止制御を伴うフューエルカットからの復帰要求が検知された場合には、吸気弁３０を先に開放して燃焼室１４内に新気が導入され、かつ、上記可燃最小噴射量の燃料が燃焼室１４内に噴射される。そのうえで、この可燃最小噴射量での燃焼後に排気弁３２を復帰させる処理が実行される。更に、上記可燃最小噴射量が、吸排気弁３０、３２の弁停止制御を伴うフューエルカット中にクランク室１６側から燃焼室１４内に浸入するオイルに含まれる筒内ＨＣ量に応じて補正される。これにより、フューエルカット中に燃焼室１４内に溜まった筒内ＨＣを上記可燃最小噴射量の燃料といっしょに燃焼させたうえで吸排気弁３０、３２の弁復帰を完了させることができる。このような手順で弁復帰前の燃焼と弁復帰の完了とを実行することにより、フューエルカットからの復帰に伴う弁復帰時に、触媒３８に新気が流入するのを防止しつつ、オイル上がりに起因する弁復帰時の排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００４５】
また、上記ルーチンによれば、弁停止制御を伴うフューエルカット中の積算エンジン回転数に基づいて、燃焼室１４内に浸入するオイルに含まれる筒内ＨＣ量が推定される。これにより、上記筒内ＨＣ量を考慮した適切な燃料噴射量を得ることができるので、弁復帰時の燃焼を安定させることができる。また、筒内ＨＣ量を考慮した燃料噴射量の補正は、減量補正となるので、弁復帰時の排気エミッションの低減と燃料噴射量の低減とを両立させることができる。
【００４６】
また、上記ルーチンによれば、フューエルカットの実行開始直前の吸気マニホールド負圧と当該フューエルカットの実行時間とに応じて吸気弁復帰時の吸気マニホールド負圧が推定されたうえで、推定された吸気マニホールド負圧に基づいて上記可燃最小噴射量が補正される。これにより、吸気弁復帰時に燃焼室１４内に吸入される空気量を把握して、弁復帰時の燃焼を安定させることができる。また、弁復帰時の排気エミッションの低減と燃料噴射量の低減とを両立させることができる。
【００４７】
また、上記ルーチンによれば、新気充填状態であると判定された気筒に対してのみ、排気弁３２を復帰させる前に、上記可燃最小噴射量の燃料での燃焼が実行される。このように、排気充填状態ではないと判定された気筒に対しては上記燃焼を実行しないようにすることで、失火気筒を生じさせずに弁復帰時の排気エミッションの低減を図ることができる。
【００４８】
また、上記ルーチンによれば、排気弁３２を復帰させる際の触媒３８の温度が上記所定値Ａよりも高い場合には、当該触媒３８の温度が当該所定値Ａ以下である場合と比べ、上記可燃最小噴射量の燃料での初爆以降の燃焼時の空燃比がリッチとなるように、上記可変最小噴射量が更に補正される。これにより、触媒３８の温度が高い場合には触媒３８の劣化抑制を優先し、触媒３８の温度が低い場合には排気エミッションの低減を優先した制御を実現することができる。
【００４９】
ところで、上述した実施の形態１においては、弁停止制御を伴うフューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、吸気弁３０を先に開放して燃焼室１４内に新気を導入し、かつ、燃焼可能な最小噴射量の燃料を筒内燃料噴射弁２６により噴射して燃焼を行ったうえで、排気弁３２を復帰させるようにしている。このような手法によれば、吸気弁３０を先行して開いて新気を導入することで、排気弁３２の復帰前の上記燃焼の安定性を良好に確保できるようになる。しかしながら、本発明において、弁停止制御を伴うフューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、排気弁の動作状態を弁稼働状態に復帰させる前に燃焼室に燃料を供給する手法は、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、上記復帰要求が検知された場合に、排気弁３２を開放する前に、点火プラグ２８の近傍が可燃雰囲気となるような最小噴射量を筒内燃料噴射弁２６によって噴射するようにしてもよい。そして、このような最小噴射量によって点火プラグ２８の近傍でリーンな空燃比下で成層燃焼を行ったうえで、吸気弁３０および排気弁３２を弁稼動状態に復帰させるようにしてもよい。
【００５０】
また、上述した実施の形態１においては、弁停止制御を伴うフューエルカット中の積算エンジン回転数に基づいて、燃焼室１４内に浸入するオイルに含まれる筒内ＨＣ量を推定するようにしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、弁停止制御を伴うフューエルカットの実行時間に基づいて、燃焼室１４内に浸入するオイルに含まれる未燃燃料量を推定するようにしてもよい。
【００５１】
また、上述した実施の形態１においては、フューエルカットの実行要求が検知された場合に、吸気弁３０および排気弁３２の双方に対して弁停止制御を実行するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、吸気弁３０のみに対して弁停止制御を実行した場合には、燃焼室１４内と排気マニホールドとの間でガスが行き来する状態となり、その状態から吸気弁３０の復帰が行われることで、燃焼室１４を介した吸気側から排気側へのガスの流通が再開されるようになる。また、このように、吸気弁３０のみに対して弁停止制御を実行した場合においても、吸気行程および膨張行程において燃焼室１４内が負圧状態となり、オイルに含まれた未燃燃料がクランク室１６側から燃焼室１４側に浸入するようになる。従って、フューエルカットの実行要求が検知された場合に、吸気弁の動作状態のみを閉弁停止状態に変更して弁停止制御を実行する構成に対して、本発明の制御を適用するようにしてもよい。
【００５２】
また、上述した実施の形態１においては、全気筒を対象とする弁停止制御を伴うフューエルカット時を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、一部気筒を対象とする弁停止制御を伴う当該一部気筒休止運転時に対しても適用可能である。
【００５３】
また、上述した実施の形態１においては、火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）１０を例に挙げて説明を行っている。しかしながら、本発明の対象となる内燃機関はこれに限定されるものではなく、例えば、ディーゼルエンジンなどの圧縮着火式の内燃機関であってもよい。
【００５４】
また、上述した実施の形態１においては、燃焼室１４内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁２６を用いて、弁停止制御を伴うフューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、排気弁３２の動作状態を弁稼働状態に復帰させる前に、燃焼室１４に燃料を供給するようにしている。しかしながら、上述した実施の形態１において具体的に説明した手法のように、排気弁３２の開放よりも前に吸気弁３０を先に開放して新気を導入する手法を用いる場合であれば、本発明における燃料噴射弁は、燃焼室１４内に直接燃料を噴射するものに限られない。すなわち、吸気ポートに燃料噴射弁（図示省略）を備えるようにしておき、当該燃料噴射弁を用いて吸気ポートに噴射された燃料が燃焼室１４内に供給されるものであってもよい。
【００５５】
尚、上述した実施の形態１においては、吸気可変動弁装置３４および排気可変動弁装置３６が備える弁停止機構が前記第１の発明における「弁停止機構」に相当しているとともに、ＥＣＵ４０が、所定の実行条件が成立した場合に筒内燃料噴射弁２６による燃料噴射を停止することにより「フューエルカット実行手段」が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「弁停止実行手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「フューエルカット復帰要求検知手段」が、上記ステップ１２０の処理を実行することにより前記第１の発明における「先行燃料供給手段」が、上記ステップ１１０〜１１８の処理を実行することにより前記第１の発明における「燃料供給量補正手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第３の発明における「吸気弁先行復帰実行手段」が、上記ステップ１１２の処理を実行することにより前記第３の発明における「負圧推定手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ４０が上記ステップ１００の処理を実行することにより、前記第４の発明における「充填状態判定手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ４０が上記ステップ１１６の処理を実行することにより、前記第５の発明における「触媒温度取得手段」が実現されている。
【図１】
2011089694.tif 000003
【図２】
2011089694.tif 000004
【図３】
2011089694.tif 000005
【図４】
2011089694.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月26日(2010.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁および排気弁のうちの少なくとも前記吸気弁の動作状態を弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な弁停止機構と、
内燃機関の運転中に、所定の実行条件が成立した場合にフューエルカットを実行するフューエルカット実行手段と、
前記フューエルカットの実行時に、前記吸気弁および前記排気弁のうちの少なくとも前記吸気弁の動作状態を前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行う弁停止実行手段と、
前記フューエルカットからの復帰要求を検知するフューエルカット復帰要求検知手段と、
前記弁停止制御を伴う前記フューエルカットからの復帰要求が検知された場合において、前記吸気弁および前記排気弁の双方に対して上記弁停止制御が実行される場合には前記排気弁の動作状態を前記弁稼動状態に復帰させる前に、または、前記吸気弁のみに対して上記弁停止制御が実行される場合には前記吸気弁の動作状態を前記弁稼動状態に復帰させる前に、前記内燃機関の燃焼室に燃料を供給する先行燃料供給手段と、
前記先行燃料供給手段による燃料供給量を、前記弁停止制御を伴う前記フューエルカット中に、クランク室側から前記燃焼室内に浸入するオイルに含まれる未燃燃料の量に応じて補正する燃料供給量補正手段と、
を備え、
前記弁停止実行手段は、前記フューエルカットの実行時に、前記吸気弁および前記排気弁の双方の動作状態を前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行うものであって、
前記フューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、前記弁稼働状態への前記排気弁の復帰に先立って、前記吸気弁の動作状態を前記弁稼働状態に変更する吸気弁先行復帰実行手段を更に備え、
前記燃料供給量補正手段は、前記フューエルカットの実行開始直前の吸気マニホールド負圧と当該フューエルカットの実行時間とに応じて、前記弁稼動状態への前記吸気弁の復帰時の吸気マニホールド負圧を推定する負圧推定手段を含み、
前記燃料供給量補正手段は、前記負圧推定手段により推定された吸気マニホールド負圧に基づいて、前記先行燃料供給手段により供給される前記燃料供給量を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料供給量補正手段は、前記弁停止制御を伴う前記フューエルカット中の積算エンジン回転数に基づいて、前記未燃燃料量を推定する推定手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記弁停止実行手段は、前記フューエルカットの実行時に、前記吸気弁および前記排気弁の双方の動作状態を前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行うものであって、
前記内燃機関の制御装置は、前記弁停止実行手段により前記吸気弁および前記排気弁の動作状態が前記閉弁停止状態に変更された時に、前記燃焼室内に排気ガスが充填された排気充填状態であるか、或いは前記燃焼室内に新気が充填された新気充填状態であるかを気筒別に判定する充填状態判定手段を更に備え、
前記先行燃料供給手段は、前記新気充填状態であると判定された気筒に対してのみ、前記排気弁の動作状態を前記弁稼働状態に復帰させる前に、前記燃焼室に燃料を供給することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の排気通路に配置される触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、
前記先行燃料供給手段は、前記燃料供給量の燃料供給時の前記触媒の温度が所定値よりも高い場合には、当該触媒の温度が前記所定値以下である場合と比べ、前記燃料供給量の燃料での燃焼時の空燃比がリッチとなるように、当該燃料供給量を補正することを特徴とする請求項１、２または４記載の内燃機関の制御装置。
【手続補正書】
【提出日】平成24年5月7日(2012.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁および排気弁の動作状態をそれぞれ弁稼動状態と閉弁停止状態との間で変更可能な弁停止機構と、
内燃機関の運転中に、所定の実行条件が成立した場合にフューエルカットを実行するフューエルカット実行手段と、
前記フューエルカットの実行時に、前記吸気弁および前記排気弁の双方の動作状態を前記閉弁停止状態に変更する弁停止制御を行う弁停止実行手段と、
前記フューエルカットからの復帰要求を検知するフューエルカット復帰要求検知手段と、
前記弁停止制御を伴う前記フューエルカットからの復帰要求が検知された場合において、前記排気弁の動作状態を前記弁稼動状態に復帰させる前に、前記内燃機関の燃焼室に燃料を供給する先行燃料供給手段と、
前記先行燃料供給手段による燃料供給量を、前記弁停止制御を伴う前記フューエルカット中に、クランク室側から前記燃焼室内に浸入するオイルに含まれる未燃燃料の量に応じて補正する燃料供給量補正手段と、
前記フューエルカットからの復帰要求が検知された場合に、前記弁稼働状態への前記排気弁の復帰に先立って、前記吸気弁の動作状態を前記弁稼働状態に変更する吸気弁先行復帰実行手段と、を備え、
前記燃料供給量補正手段は、前記フューエルカットの実行開始直前の吸気マニホールド負圧と当該フューエルカットの実行時間とに応じて、前記弁稼動状態への前記吸気弁の復帰時の吸気マニホールド負圧を推定する負圧推定手段を含み、
前記燃料供給量補正手段は、前記負圧推定手段により推定された吸気マニホールド負圧に基づいて、前記先行燃料供給手段により供給される前記燃料供給量を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料供給量補正手段は、前記弁停止制御を伴う前記フューエルカット中の積算エンジン回転数に基づいて、前記未燃燃料量を推定する推定手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の制御装置は、前記弁停止実行手段により前記吸気弁および前記排気弁の動作状態が前記閉弁停止状態に変更された時に、前記燃焼室内に排気ガスが充填された排気充填状態であるか、或いは前記燃焼室内に新気が充填された新気充填状態であるかを気筒別に判定する充填状態判定手段を更に備え、
前記先行燃料供給手段は、前記新気充填状態であると判定された気筒に対してのみ、前記排気弁の動作状態を前記弁稼働状態に復帰させる前に、前記燃焼室に燃料を供給することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の排気通路に配置される触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、
前記先行燃料供給手段は、前記燃料供給量の燃料供給時の前記触媒の温度が所定値よりも高い場合には、当該触媒の温度が前記所定値以下である場合と比べ、前記燃料供給量の燃料での燃焼時の空燃比がリッチとなるように、当該燃料供給量を補正することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第１の発明によれば、弁停止制御を伴うフューエルカット中に燃焼室内に溜まった未燃燃料を、フューエルカットからの復帰要求に伴って弁復帰させる前に先行燃料供給手段により供給された燃料といっしょに燃焼させることができる。また、先行燃料供給手段による燃料供給量は、燃焼室内に浸入するオイルに含まれる未燃燃料の量に応じて補正される。このため、本発明によれば、フューエルカットからの復帰に伴う弁復帰時に、触媒に新気が流入するのを防止しつつ、オイル上がりに起因する弁復帰時の排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
更に、本実施形態では、排気弁３２の動作状態を弁稼動状態に復帰させる際（上記可燃最小噴射量の燃料供給時）の触媒３８の温度が所定値Ａよりも高い場合には、当該触媒３８の温度が当該所定値Ａ以下である場合と比べ、上記可燃最小噴射量の燃料での初爆以降の燃焼時の空燃比がリッチとなるように、上記可燃最小噴射量を更に補正するようにした。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図２に示すルーチンでは、先ず、全気筒における吸気弁３０および排気弁３２の動作状態をそれぞれ閉弁停止状態に変更する弁停止制御が実行される（ステップ１００）。また、本ステップ１００では、吸排気弁３０、３２が閉弁停止状態とされた各気筒が、燃焼室１４内に排気ガスが充填された排気充填状態であるか、或いは燃焼室１４内に新気が充填された新気充填状態であるかが気筒別に判定され、その判定結果が記憶される。上記弁停止制御は、フューエルカットの実行要求を受けて直ちに全気筒において開始されるものである。このため、吸排気弁３０、３２が閉弁停止状態とされるタイミングが気筒によって異なるものとなり、その結果、上記新気充填状態となる気筒と上記排気充填状態となる気筒とが存在し得ることとなる。本ステップ１００では、クランク角センサ４２を利用して、各気筒が新気充填気筒であるか排気充填気筒であるかが判定される。例えば、吸気行程の終了時に閉弁停止状態となった気筒については新気充填状態であると判定され、膨張行程の終了時に閉弁停止状態となった気筒については排気充填状態であると判定される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
また、上記ルーチンによれば、新気充填状態であると判定された気筒に対してのみ、排気弁３２を復帰させる前に、上記可燃最小噴射量の燃料での燃焼が実行される。このように、新気充填状態ではないと判定された気筒に対しては上記燃焼を実行しないようにすることで、失火気筒を生じさせずに弁復帰時の排気エミッションの低減を図ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
また、上記ルーチンによれば、排気弁３２を復帰させる際の触媒３８の温度が上記所定値Ａよりも高い場合には、当該触媒３８の温度が当該所定値Ａ以下である場合と比べ、上記可燃最小噴射量の燃料での初爆以降の燃焼時の空燃比がリッチとなるように、上記可燃最小噴射量が更に補正される。これにより、触媒３８の温度が高い場合には触媒３８の劣化抑制を優先し、触媒３８の温度が低い場合には排気エミッションの低減を優先した制御を実現することができる。
【国際調査報告】
2011089694.tif 000007
2011089694.tif 000008
2011089694.tif 000009
2011089694.tif 000010